Theo các nhà khoa học Trung Quốc, các nhà máy điện khổng lồ trên sa mạc sẽ bơm năng lượng sạch giá rẻ vào trung tâm sản xuất của Trung Quốc, nâng cao mức sống của đất nước và củng cố khả năng cạnh tranh của Trung Quốc trong các cuộc đua công nghệ cao như trí tuệ nhân tạo (AI).
Các tấm pin mặt trời tại Cơ sở năng lượng mới sa mạc Tengger Ninh Hạ, một trong những cơ sở năng lượng tái tạo ở tây bắc Trung Quốc. Ảnh: AFP
Nguồn năng lượng sạch vô tận từ sa mạc
Phía tây bắc Trung Quốc bao gồm 3 tỉnh Thiểm Tây, Cam Túc, Thanh Hải và 2 khu tự trị Ninh Hạ, Tân Cương. Trải dài hơn 3 triệu km vuông, đây là một khu vực lớn hơn Ấn Độ và từ lâu được coi là một trong những khu vực kém phát triển và nghèo khó nhất ở Trung Quốc.
Khoảng cách xa với đại dương và địa hình khắc nghiệt đặc trưng với các sa mạc rộng lớn như Gobi và Taklimakan là nguyên nhân khiến dân số khu vực thưa thớt.
Tuy vậy, khu vực này rất giàu tài nguyên thiên nhiên, bao gồm dầu, than và nguồn năng lượng xanh dồi dào. Đây là nguồn cung cấp 60% năng lượng mặt trời và 1/3 năng lượng gió của Trung Quốc.
Theo ước tính của các nhà khoa học và kỹ sư đứng đầu cuộc cách mạng năng lượng, công suất lắp đặt hiện có ở tây bắc Trung Quốc là gần 500 GW. Khi kết hợp với khu vực sa mạc Gobi rộng lớn ở Nội Mông gần đó, con số này lên tới 600 GW.
Để so sánh, theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ, tất cả các nhà máy điện của Mỹ cộng lại đã sản xuất khoảng 1.100 GW vào cuối năm 2022.
Đáng chú ý, hơn một nửa các cơ sở năng lượng này ở tây bắc Trung Quốc được cung cấp năng lượng từ các nguồn tự nhiên: năng lượng gió và mặt trời. Bất chấp sự khó lường của thiên nhiên, các nhà máy điện xanh này vẫn đạt được hiệu suất sử dụng trung bình trên 95%.
Theo các nhà khoa học, cho đến nay, chưa có mạng lưới điện khu vực lớn nào khác tích hợp liền mạch một lượng năng lượng tái tạo đáng kể như vậy trong khi vẫn duy trì tỷ lệ sử dụng cao trong suốt cả năm.
Chiến lược lâu dài và đầy tiềm năng
Ngay từ những năm 1980, nhà khoa học Tiền Học Sâm, người đã giúp thành lập Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA và sau đó nuôi dưỡng chương trình không gian của Trung Quốc, đã hình dung ra việc khai thác nguồn tài nguyên gió và mặt trời khổng lồ của sa mạc Gobi để cung cấp năng lượng cho quốc gia. Khi ấy, hạn chế công nghệ đã khiến ý tưởng này chỉ là một giấc mơ viển vông.
Nhưng giờ đây, “lưới điện phía tây bắc đã đưa giai đoạn đầu của loại hệ thống điện mới này vào cuộc sống”, giáo sư Mã Tiểu Vi và nhóm của ông từ Chi nhánh Tây Bắc của Tập đoàn lưới điện Trung Quốc và Đại học Giao thông Tây An viết trong một bài báo được xuất bản vào tháng trước trên tạp chí học thuật Trung Quốc Power System and Clean Energy.
Công suất lắp đặt năng lượng tái tạo trong khu vực đã đạt 230 GW, trong đó một nửa lượng điện được truyền qua 10 đường dây truyền tải điện một chiều siêu cao áp đến các tỉnh ven biển phía đông đông dân cư.
Trong bài báo của nhóm, ông Mã và các đồng nghiệp cho biết những đường dây điện này trải dài hàng nghìn km, băng qua quãng đường gần như chiều rộng của Trung Quốc, khiến lưới điện phía tây bắc trở thành “mạng lưới điện khu vực có công suất cung cấp mạnh nhất và quy mô lớn nhất trên thế giới”.
Nhiều thập kỷ qua, Liên minh châu Âu (EU) đã tận dụng năng lực kinh tế, dân số đông đúc và các nhóm vận động môi trường để dẫn đầu quá trình chuyển đổi sang năng lượng xanh và chống biến đổi khí hậu. Những gã khổng lồ toàn cầu như Siemens ở Đức và Schneider Electric ở Pháp đã thúc đẩy những tiến bộ công nghệ và chuyên môn trong lĩnh vực này.
Nhưng sau khi so sánh cẩn thận, nhóm của ông Mã nhận thấy rằng lưới điện phía tây bắc của Trung Quốc thậm chí vượt qua EU về các chỉ số sử dụng năng lượng tái tạo cốt lõi, đạt mức dẫn đầu thế giới.
Các tấm pin mặt trời phủ kín sa mạc. Ảnh: Reuters
Những thách thức và rào cản
Nếu tất cả các sa mạc trên Trái đất được bao phủ bởi các tấm pin mặt trời và tua-bin gió, lượng điện tạo ra sẽ vượt xa nhu cầu hiện tại của con người. Nhưng tầm nhìn này dường như không thực tế bởi những rào cản kỹ thuật, như việc truyền tải lượng điện lớn qua khoảng cách xa rộng là điều khó khăn. Lưới điện truyền thống cũng không thể xử lý được những biến động mạnh mẽ của năng lượng tái tạo.
Đối mặt với thách thức này, các kỹ sư Trung Quốc từng cố gắng thực hiện một vài biện pháp và đã rút ra được một số bài học đắt giá. Theo bài báo của ông Mã, vào năm 2014, một tua-bin gió đã gây ra sự đột biến điện lan truyền tới 400 km, tàn phá một trang trại gió khác.
Sự tăng trưởng bùng nổ về năng lượng tái tạo của Trung Quốc trong những năm gần đây đã làm phức tạp thêm những vấn đề này. Những thay đổi về ánh sáng mặt trời và thời tiết có thể gây ra biến động công suất điện lên tới 50 GW trong một ngày ở mạng lưới điện phía tây bắc Trung Quốc. Con số này tương đương với tổng công suất của tất cả các lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động ở Pháp.
Để giải quyết thách thức này, Trung Quốc đã xây dựng các đường dây truyền tải điện một chiều đường dài có điện áp cao tiên tiến nhất thế giới, giúp giảm tổn thất điện năng một cách hiệu quả trong quá trình truyền tải đường dài.
Các nhà khoa học và kỹ sư ở Trung Quốc cũng đã sử dụng AI để dự đoán công suất phát điện trước tối đa 10 ngày bằng cách phân tích lượng lớn dữ liệu cảm biến. “Trong điều kiện thời tiết ổn định, dự đoán có độ chính xác rất cao”, nhóm của ông Mã viết.
Các nhà máy điện đốt than từng đóng vai trò là lực lượng ổn định chính trong mạng lưới điện của Trung Quốc, nhưng ở vùng tây bắc, chúng bị lấn át dưới sự phát triển nhanh chóng của năng lượng mặt trời và gió. Để bù đắp, Chính phủ Trung Quốc đã xây dựng các trạm thủy điện ở thượng nguồn sông Hoàng Hà, đóng vai trò trụ cột cho việc điều tiết và lưu trữ năng lượng.
Theo nhóm của ông Mã, những hồ chứa này không chỉ tưới tiêu cho các khu vực khô cằn mà còn cắt giảm gần 20 tỷ nhân dân tệ (2,8 tỷ USD) chi phí điều tiết lưới điện, mang lại lợi ích kinh tế và sinh thái to lớn.
Một công nghệ cốt lõi khác là đạt được sự bổ sung giữa các năng lượng tái tạo. Điều này đòi hỏi một hệ thống cảm biến và kiểm soát thông tin mạnh mẽ, đáng tin cậy. Nhóm của ông Mã cho biết gần một nửa số cơ sở sản xuất năng lượng tái tạo đã tham gia hệ thống hỗ trợ đáp ứng lẫn nhau này.
Cuộc đua năng lượng sạch Mỹ – Trung
Theo một doanh nhân AI ở Bắc Kinh, nguồn cung năng lượng sẽ là yếu tố then chốt trong cuộc cạnh tranh sắp tới giữa Trung Quốc và Mỹ, sau cuộc đua về trí tuệ nhân tạo. Trước đây, để ngăn chặn sự tiến bộ về AI của Trung Quốc, Mỹ đã cấm bán chip AI tiên tiến cho quốc gia tỷ dân này.
“Ưu điểm của những con chip tiên tiến chủ yếu nằm ở mức tiêu thụ điện năng thấp hơn một chút. Nhưng khi nguồn cung điện của Trung Quốc tăng lên, các công ty Trung Quốc có thể sử dụng những con chip kém tiên tiến hơn để đạt được kết quả đào tạo AI tương tự”, vị doanh nhân giấu tên nói, nhấn mạnh thêm rằng chi phí điện tăng không đáng kể so với tổng mức đầu tư vào cuộc đua AI.
Trước đại dịch, công suất phát điện của Trung Quốc gấp đôi Mỹ. Đến nay, con số gần như đã gấp ba lần. Giá điện ở Mỹ tăng 20% từ năm 2021 đến năm 2023 do lạm phát trong khi ở giá điện ở Trung Quốc vẫn ổn định. Ở một số khu vực giàu năng lượng tái tạo, các công ty Trung Quốc còn được hưởng mức chiết khấu lớn hơn trước.
Chính phủ Trung Quốc đang đẩy mạnh kế hoạch xây dựng trung tâm dữ liệu và máy chủ AI ở các khu vực phía tây dồi dào năng lượng, nhằm tăng cường khả năng cạnh tranh toàn cầu của những gã khổng lồ công nghệ trong nước như Huawei.
Hoài Phương (theo SCMP)
